강관파일 전기방식 효과 및 개선방안 연구 (Ⅰ)(중간) : (A Study on the Effect and Improvement of the Cathodic Protection for Steel Piles)

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to establish the design and maintenance guide for cathodic protection(CP) which can effectively control corrosion of steel piles used to support the foundation of the bridges. The characteristics of corrosion under various circumstances are investigated through referring the previous literatures. Generally, corrosions in the underground are occurred slowly, but the corrosion rate in sea water including the Cl^{-} ion is very high. Therefore, the nature of corrosion should be sufficiently checked in designing steel structures with rapid corrosion. The various type of protection methods can be used to control corrosion of steel piles. Corrosion is considered by adding the thickness of the pile with the low corrosion rate. However the CPs or coatings are used in sea water with the high corrosion rate. From the field inspection of steel piles, it could be shown that the protection effects of impressed current and sacrificial anode CP systems were very good in the circumstances with the electrolytes. However, CP system can not perform the functions under the atmospheric or splash zone. In this case, coatings can be used. Finally, test specimens are installed to analyze the effects of CP for steel piles and to improve some problem in its application.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 교량의 기초로 사용되는 강관파일의 부식과 방식의 개념 및 이론을 파악하고, 강관파일의 방식법으로 적용되고 있는 전기방식의 설계 및 유지관리 현황을 분석하여, 강관파일의 경제적이고 합리적인 방식 및 유지관리 현황을 정립하기 위한 목적으로 수행되었다. 다양한 문헌조사를 통한 강재의 부식특성을 조사하여 강관파일이 설치될 수 있는 환경에 따른 부식 양상과 특징을 파악하였다. 일반적으로 토중의 부식성은 높지 않지만, 공장의 폐수와 같은 오염물질이 유입되는 곳이나 Cl^{-}이온이 포함된 해수의 부식성은 매우 높기 때문에 시설물의 설계시 부식성에 대한 충분한 검토가 필요하다. 강재의 부식방지를 위하여 적용되고 있는 방식법은 여러 가지가 있지만, 부식성이 낮은 환경의 강관파일은 부식대를 이용하여 부식성을 고려하고, 부식성이 높은 환경에서는 피복방식법과 음극방식법(전기방식법)을 적용하고 있다. 강관파일의 부식방지를 위한 외부전원법이나 희생양극법에 의한 전기방식법의 방식효과는 우수하지만, 외부전원을 공급하기 위한 방식시설의 유지관리에 어려움이 있으며, 희생양극법은 토중 등에는 시공성이 어렵다는 것을 알 수 있었다. 또한 전기방식법은 방식효과가 양호하지만 공기중이나 해양의 간만대나 비말대 등에서는 방식효과가 거의 없다. 이러한 경우에는 피복방식법을 적용하여 부식방지를 한다. 강관파일 전기방식의 효과를 분석하고 방식법의 문제점들을 합리적으로 보완하기 위하여, 다양한 환경조건에 대한 방식 및 비방식 시험편을 제작하고, 실 교량에 설치하였다.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 표목차
• 그림목차
• 요약문
• ABSTRACT
• 제1장 서론
• 1.1 연구배경 및 필요성
• 1.2 연구 내용 및 방법
• 제2장 강관파일의 부식
• 2.1 부식의 개념
• 2.2 부식의 원리
• 2.2.1 기전력 계열과 갈바닉 계열
• 2.2.2 부식전지와 음ㆍ양극
• 2.2.3 분극(Polarization)
• 2.2.4 부식속도에 미치는 분극의 영향
• 2.2.5 부식의 종류
• 2.3 강재의 부식특성
• 2.3.1 해수부식(海水腐蝕, marine corrosion)
• 2.3.2 대기부식(大氣腐蝕, atmospheric corrosion)
• 2.3.3 토중부식(土中腐蝕)
• 2.4 강관파일의 부식
• 2.4.1 토양환경에서의 부식
• 2.4.2 해양환경에서의 부식
• 2.5 강재의 부식도 조사
• 2.5.1 일본 建設省土木硏究所의 조사
• 2.5.2 일본 土質工學會·鋼材俱樂部의 조사
• 2.5.3 일본 鋼管杭協會의 조사
• 2.5.4 해양환경에서의 부식도 조사
• 2.5.5 영일만 매립지의 강파일 부식도 조사
• 2.6 강재의 부식특성
• 제3장 강관파일의 방식(防蝕)
• 3.1 방식의 개념
• 3.2 방식법의 종류
• 3.2.1 강재 재질(鋼材材質)의 변화
• 3.2.2 부식환경의 변화
• 3.2.3 전위의 변화
• 3.2.4 설계
• 3.2.5 표면 피복
• 3.3 전기방식법
• 3.3.1 외부전원법
• 3.3.2 희생양극법
• 3.3.3 전기방식기준
• 3.3.4 방식전류량의 추정
• 3.4 강관파일의 부식방지
• 3.4.1 강관파일 방식의 개념
• 3.4.2 부식방지에 관한 기준
• 3.5 강관파일의 부식방지
• 제4장 강관파일 전기방식 현장 조사
• 4.1 강관파일의 방식 현황
• 4.2 고속도로 강관파일 전기방식
• 4.2.1 개요
• 4.2.2 강관파일 전기방식 설계현황
• 4.2.3 전기방식 방식시설 점검 결과
• 4-2.4 방식전위 측정 결과
• 4.2.5 강관파일 두께 측정
• 4.3 해양환경 강관파일의 전기방식
• 4.3.1 해양환경 강관파일의 개요
• 4.3.2 부두기초 강관파일의 방식현황
• 4.3.3 강관파일 외관조사결과
• 4.3.4 강관파일 두께측정결과
• 4.4 강관파일 전기방식 조사결과 고찰
• 4.4.1 외부전원법
• 4.4.2 희생양극법
• 4.4.3 피복방식법
• 제5장 부식 시험편 설치
• 5.1 실험 개요
• 5.2 부식실험 방법
• 5.2.1 실험계획
• 5.2.2 실험방법
• 5.3 시험편 제작 및 설치
• 5.3.1 시험편 설치 방법
• 5.3.2 시험편 제작
• 5.3.3 시험편 고정장치 제작
• 5.4 부식실험 계획
• 제6장 결론
• 참고문헌